[发明专利]一种耐高温氧化和抗硫、氯腐蚀的合金涂层及其制备方法

说明书

本发明涉及一种耐高温氧化和抗硫、氯腐蚀的合金涂层及其制备方法，所述合金涂层的成分是CoNiMoCrAlSiY，其中，Ni：25 wt%～35 wt%，Mo：10 wt%～30 wt%，Cr：15 wt%～25 wt%，Al：3wt%～9 wt%，Si：1 wt%～4 wt%，Y：0.1 wt%～0.5 wt%，Co：余量。

技术领域

本发明涉及一种耐高温氧化和抗硫、氯腐蚀的合金涂层及其制备方法，属于热喷涂合金涂层技术领域。

背景技术

焦炉是能量转换装置中效率较高的热工炉窑，焦炉热量的散失由4部分组成：红焦带出热约占焦炉热损失的37％，已通过干熄焦技术得以回收利用；焦炉烟道废气带出的热约占17％，通过煤调湿或热管技术已回收利用；炉体表面热损失约占10％，通过炉体保温来减少；只有带出约占36％热损失的荒煤气(未经净化处理的煤气)，其余热尚未完全实现回收。荒煤气是煤炼焦过程中产生的气体，伴随着炼焦过程的进行从炭化室经上升管流出。荒煤气的余热回收对节能减排意义重大，是焦化厂提高资源利用率的有效途径之一，也是改善环境，建设绿色焦化厂的需要。

上升管内壁材料的耐温、抗蚀性能是荒煤气余热回收的技术瓶颈之一。内壁直接与高温(650℃～850℃)荒煤气接触，而荒煤气中含有氧气、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、氮氧化物、氢气、甲烷、水汽、氯化氢及芳香烃类化合物等，普通碳钢在此温度及环境下，高温烧蚀严重，无法满足工况要求。若提高内筒材质，则只有采用耐高温腐蚀的特殊合金钢，如哈氏120级别以上钢材，但其价格就急剧上升。上升管与碳化室相连通，一旦上升管因局部热应力集中，导致内壁破裂，造成换热介质泄露，很容易进入碳化室，直接影响炼焦工艺，严重时还会造成生产事故。另外，焦炉运行一定时间后会在上升管道内壁上会出现结焦现象(煤焦油和石墨附着聚集)。结焦增加荒煤气在管道内的运动阻力，严重时会堵塞气道无法抽吸荒煤气。在工程结构材料基体表面制备涂层，可以赋予工程材料基体各种功能表面。热喷涂技术以其喷涂材料适用范围广泛、适合内孔喷涂、涂层厚度可控且范围宽(几微米至几毫米)、工艺稳定性好、涂层质量可靠等优势成为制备涂层的有效工艺方法，并已在航天、航空、汽车、机械、能源、冶金、石化、船舶等方面获得了广泛的应用。热喷涂是节约贵重材料、节约能源、提高产品质量、延长产品使用寿命、降低成本、提高功效的重要手段。上升管内壁涂层必需具备耐高温氧化和抗腐蚀的特性才能适应其复杂的工况环境要求。另外，涂层还应具有高导热特性，以最高限度地回收荒煤气的余热，将余热资源回收再利用。

目前有研究者在上升管内壁表面设计制备了陶瓷(釉)涂层，以提高内壁的耐高温、抗腐蚀性能。但陶瓷材料与上升管金属基材热膨胀系数相差较大，在升降温过程中易在接触界面产生应力，不利于两者结合。而采用NiAl、NiCr、CoNiCrAlY等合金涂层也难以达到满意的耐高温氧化和抗腐蚀效果。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种合金涂层，其具有良好的导热、耐高温氧化和抗腐蚀性能，并且与金属基材具有较高的结合强度，能够有效提高荒煤气显热回收工程用上升管的服役寿命。

本发明的另一目的在于提供一种耐高温氧化和抗腐蚀的合金涂层的制备方法。

第一方面，本发明提供一种耐高温氧化和抗硫、氯腐蚀的合金涂层，其特征在于，所述合金涂层的成分是CoNiMoCrAlSiY，其中，Ni：25wt％～35wt％，Mo：10wt％～30wt％，Cr：15wt％～25wt％，Al：3wt％～9wt％，Si：1wt％～4wt％，Y：0.1wt％～0.5wt％，Co：余量。